KR20210059232A - Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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KR20210059232A
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정이진
임영민
이정민
이철행
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery including the same, wherein the non-aqueous electrolyte includes: an organic solvent; lithium salt; a nitrile-based compound; and a compound represented by chemical formula 1, and the sum of the content of the nitrile compound and the compound represented by chemical formula 1 is 5 to 8% by weight. In chemical formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

Description

비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{NON-AQUEOUS ELECTROLYTE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery including the same {NON-AQUEOUS ELECTROLYTE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온 및 고전압 조건에서도 우수한 전기화학적 특성을 갖는 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, to a non-aqueous electrolyte solution having excellent electrochemical properties even under high temperature and high voltage conditions, and a lithium secondary battery including the same.

리튬 이차 전지는 일반적으로 리튬을 함유하고 있는 전이금속 산화물로 이루어진 양극 활물질을 포함하는 양극과, 리튬 이온을 저장할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극 사이에 분리막을 개재하여 전극 조립체를 형성하고, 상기 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입한 후, 리튬 이온을 전달하는 매개체가 되는 비수 전해질을 주입한 다음 밀봉하는 방법으로 제조된다. In general, lithium secondary batteries form an electrode assembly by interposing a separator between a positive electrode including a positive electrode active material made of a transition metal oxide containing lithium and a negative electrode including a negative electrode active material capable of storing lithium ions, and the electrode After inserting the assembly into the battery case, it is manufactured by injecting a non-aqueous electrolyte serving as a medium for transferring lithium ions and then sealing it.

리튬 이차 전지는 소형화가 가능하고 에너지 밀도 및 사용 전압이 높아 모바일 기기, 전자 제품, 전기 자동차 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 리튬 이차 전지의 적용 분야가 다양해짐에 따라 요구되는 물성 조건도 점차 높아지고 있으며, 특히, 고전압, 고온 조건에서도 안정적으로 구동될 수 있고 장 수명 특성을 갖는 리튬 이차 전지의 개발이 요구되고 있다. Lithium secondary batteries are being applied in various fields such as mobile devices, electronic products, and electric vehicles because they can be miniaturized and have high energy density and voltage. As the application fields of lithium secondary batteries are diversified, the required physical property conditions are gradually increasing. In particular, development of a lithium secondary battery that can be stably driven even under high voltage and high temperature conditions and has a long lifespan is required.

한편, 고전압 및/또는 고온 하에서 이차전지가 구동될 경우, 전해액에 포함되는 LiPF6 등의 리튬염으로부터 기인하는 PF6 - 음이온이 열분해되어 PF5 등의 루이스산을 발생시킨다. PF5 등의 루이스산은 유기 용매의 분해를 야기시킬 뿐 아니라, 전극 표면에 형성된 부동태 피막을 파괴해 전극 표면과 비수 전해액 간의 부반응을 발생시켜 전이금속 용출로 인한 수명 특성 저하 및 가스 발생으로 인한 스웰링 현상 등의 문제점을 야기시킨다. On the other hand, when a high voltage and / or the secondary battery under high temperatures is driven, PF 6 resulting from lithium salts such as LiPF 6 contained in the electrolyte-thermally decomposed to generate the anion for a Lewis acid such as PF 5. Lewis acids such as PF 5 not only cause decomposition of organic solvents, but also cause side reactions between the electrode surface and the non-aqueous electrolyte by destroying the passivation film formed on the electrode surface, resulting in lower lifespan characteristics due to elution of transition metals and swelling due to gas generation. It causes problems such as phenomenon.

따라서, 고온 및 고전압 조건에서도 고온 및 고전압 조건에서도 우수한 수명 특성 및 스웰링 특성을 갖는 이차 전지의 개발이 요구되고 있다. Therefore, development of a secondary battery having excellent life characteristics and swelling characteristics under high temperature and high voltage conditions is required even under high temperature and high voltage conditions.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고온 및 고전압 조건에서도 우수한 물성을 구현할 수 있도록 개발된 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery including the same, developed to realize excellent physical properties even under high temperature and high voltage conditions.

일 구현예에 따르면, 본 발명은, 유기 용매; 리튬염; 나이트릴계 화합물; 및 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 나이트릴계 화합물과 상기 [화학식 1]로 표시되는 화합물의 함량의 합이 5 내지 8중량%인 비수 전해액을 제공한다. According to one embodiment, the present invention, an organic solvent; Lithium salt; Nitrile compounds; And a compound represented by the following [Chemical Formula 1], wherein the sum of the content of the nitrile-based compound and the compound represented by [Chemical Formula 1] is 5 to 8% by weight.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.In Formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

다른 구현예에 따르면, 본 발명은, 양극; 음극; 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막; 및 상기 본 발명의 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. According to another embodiment, the present invention, the anode; cathode; A separator interposed between the anode and the cathode; And it provides a lithium secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte solution of the present invention.

본 발명의 비수 전해액은 나이트릴계 화합물과 에스테르기를 포함하는 프로판설톤 화합물을 특정 함량으로 포함함으로써, 고온 및/또는 고전압 조건에서도 가스 발생 및 용량 저하를 효과적으로 억제할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명의 비수 전해액을 적용하면 고온 저장 성능이 우수한 고전압 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.The non-aqueous electrolyte of the present invention contains a nitrile-based compound and a propanesultone compound containing an ester group in a specific amount, so that gas generation and capacity reduction can be effectively suppressed even under high temperature and/or high voltage conditions. Therefore, when the non-aqueous electrolyte of the present invention is applied, a high-voltage lithium secondary battery having excellent high-temperature storage performance can be implemented.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

비수 전해액Non-aqueous electrolyte

본 발명에 따른 비수 전해액은 (1) 유기 용매, (2) 리튬염, (3) 나이트릴계 화합물 및 (4) 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 나이트릴계 화합물과 [화학식 1]로 표시되는 화합물의 함량의 합이 5 내지 8중량%인 것을 그 특징으로 한다. The non-aqueous electrolyte according to the present invention includes (1) an organic solvent, (2) a lithium salt, (3) a nitrile-based compound, and (4) a compound represented by the following [Chemical Formula 1], and the nitrile-based compound and [Chemical Formula 1] It is characterized in that the sum of the content of the compound represented by] is 5 to 8% by weight.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.In Formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

본 발명자들의 연구에 따르면, 비수 전해액에 나이트릴계 화합물과 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 상기 함량 범위를 만족하도록 첨가할 경우, 고온 저장 후 용량 퇴화 및 스웰링 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났다. According to the research of the present inventors, it was found that when a nitrile-based compound and a compound represented by Formula 1 are added to a non-aqueous electrolyte to satisfy the above content range, capacity degradation and swelling can be effectively suppressed after high-temperature storage.

이는 활성화 및 초기 충방전 과정에서 상기 나이트릴계 화합물과 화학식 1의 화합물이 산화되면서 발생하는 생성물이 양극 표면에 부동태막을 형성하여 양극과 전해액의 부반응을 방지하기 때문인 것으로 추측된다. 또한, 상기 나이트릴계 화합물과 화학식 1의 화합물은 반복적인 충방전 및/또는 고온 노출 등으로 인해 전이금속 용출이 발생할 경우, 전이금속과 착물을 형성함으로써 전지의 수명 특성 저하 및 가스 발생을 억제한다. 다만, 나이트릴계 화합물과 화학식 1의 화합물의 함량의 합이 5중량% 미만인 경우에는 부동태막이 충분히 형성되지 않아 상기와 같은 효과를 얻을 수 없으며, 8중량%를 초과하는 경우에는 전해질의 이온 전도도가 감소하고, 점도가 증가하여 초기 저항 및 비가역 용량이 현저하게 증가하게 된다는 문제점이 있다. This is presumed to be because a product generated by oxidation of the nitrile compound and the compound of Formula 1 during activation and initial charge/discharge processes forms a passivation film on the surface of the anode to prevent side reactions between the anode and the electrolyte. In addition, the nitrile-based compound and the compound of Formula 1 form a complex with the transition metal when the transition metal elution occurs due to repeated charge/discharge and/or high temperature exposure, thereby reducing the lifespan characteristics of the battery and suppressing gas generation. However, when the sum of the content of the nitrile compound and the compound of Formula 1 is less than 5% by weight, the passivation film is not sufficiently formed to obtain the above effect, and when it exceeds 8% by weight, the ionic conductivity of the electrolyte decreases. And, there is a problem that the initial resistance and irreversible capacity increase remarkably due to an increase in viscosity.

이하, 본 발명의 비수 전해액의 각 성분들에 대해서 보다 자세히 설명한다. Hereinafter, each component of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention will be described in more detail.

(1) 유기 용매(1) organic solvent

본 발명에서 상기 유기 용매는 환형 카보네이트계 용매, 선형 카보네이트계 용매, 선형 에스테르계 용매 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 유기 용매는 환형 카보네이트계 용매와 선형 카보네이트계 용매의 혼합물 또는 환형 카보네이트계 용매와 선형 에스테르계 용매의 혼합물일 수 있다. In the present invention, the organic solvent may include a cyclic carbonate-based solvent, a linear carbonate-based solvent, a linear ester-based solvent, or a mixture thereof. For example, the organic solvent may be a mixture of a cyclic carbonate-based solvent and a linear carbonate-based solvent, or a mixture of a cyclic carbonate-based solvent and a linear ester-based solvent.

상기 환형 카보네이트계 용매는 고점도의 유기 용매로서 유전율이 높아 전해액 내의 리튬염을 잘 해리시킬 수 있는 유기 용매로서, 예를 들면, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트 및 비닐렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다. 구체적으로는 상기 환형 카보네이트 용매는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 이들의 혼합물일 수 있으며, 더 구체적으로는 에틸렌 카보네이트와 프로필렌 카보네이트의 혼합물일 수 있다. The cyclic carbonate-based solvent is an organic solvent having a high viscosity and is an organic solvent capable of dissociating lithium salts in an electrolyte solution well due to a high dielectric constant. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene It may be at least one selected from the group consisting of carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, and vinylene carbonate. Specifically, the cyclic carbonate solvent may be ethylene carbonate, propylene carbonate, and mixtures thereof, and more specifically, may be a mixture of ethylene carbonate and propylene carbonate.

상기 선형 카보네이트계 용매는, 저점도 및 저유전율을 가지는 유기용매로서, 예를 들면, 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다. 구체적으로는 상기 선형 카보네이트계 용매는 디에틸 카보네이트일 수 있다.The linear carbonate-based solvent is an organic solvent having a low viscosity and a low dielectric constant, for example, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC ), it may be at least one selected from the group consisting of methylpropyl carbonate and ethylpropyl carbonate. Specifically, the linear carbonate-based solvent may be diethyl carbonate.

상기 선형 에스테르계 용매는, 예를 들면, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트 및 부틸 프로피오네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다. 구체적으로는, 상기 선형 에스테르계 용매는 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트 및 이들의 혼합물일 수 있으며, 더 구체적으로는 에틸 프로피오네이트와 프로필 프로피오네이트의 혼합물일 수 있다. The linear ester solvent may be, for example, at least one selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, and butyl propionate. . Specifically, the linear ester solvent may be ethyl propionate, propyl propionate, and mixtures thereof, and more specifically, may be a mixture of ethyl propionate and propyl propionate.

바람직하게는, 상기 유기 용매는 환형 카보네이트계 용매 및 선형 에스테르계 용매를 포함하는 것일 수 있다. 유기 용매로 환형 카보네이트와 선형 에스테르계 용매의 조합을 사용할 경우, 장기 사이클 특성이 더욱 개선될 뿐 아니라, 고전압 구동 시에 유기 용매의 분해가 억제되어 스웰링 특성이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.Preferably, the organic solvent may include a cyclic carbonate-based solvent and a linear ester-based solvent. When a combination of a cyclic carbonate and a linear ester solvent is used as the organic solvent, not only the long-term cycle characteristics are further improved, but also decomposition of the organic solvent is suppressed during high voltage driving, thereby improving the swelling characteristics.

이때, 상기 환형 카보네이트계 용매는 유기 용매 전체 중량을 기준으로 20 내지 60중량%, 바람직하게는 25 내지 50중량%, 더 바람직하게는 25 내지 40중량%로 포함될 수 있다. 또한, 상기 선형 에스테르계 용매는 유기 용매 전체 중량을 기준으로 40 내지 80중량%, 바람직하게는 50 내지 75중량%, 더 바람직하게는 60 내지 75중량%로 포함될 수 있다. 환형 카보네이트계 용매와 선형 에스테르계 용매의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 장기 사이클 특성 및 고전압 스웰링 특성 개선 효과가 더욱 우수하다. In this case, the cyclic carbonate-based solvent may be included in an amount of 20 to 60% by weight, preferably 25 to 50% by weight, and more preferably 25 to 40% by weight based on the total weight of the organic solvent. In addition, the linear ester solvent may be included in an amount of 40 to 80% by weight, preferably 50 to 75% by weight, more preferably 60 to 75% by weight, based on the total weight of the organic solvent. When the content of the cyclic carbonate-based solvent and the linear ester-based solvent satisfies the above range, the effect of improving long-term cycle characteristics and high-voltage swelling characteristics is more excellent.

보다 구체적으로는, 본 발명에 있어서, 상기 유기 용매는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸 프로피오네이트 및 프로필 프로피오네이트를 포함하는 것일 수 있다.More specifically, in the present invention, the organic solvent may include ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl propionate, and propyl propionate.

이때, 상기 에틸렌 카보네이트는, 상기 유기 용매 전체 중량을 기준으로, 10 내지 35중량%, 바람직하게는 15 내지 30중량%, 더 바람직하게는 15 내지 25중량%로 포함될 수 있다.In this case, the ethylene carbonate may be included in an amount of 10 to 35% by weight, preferably 15 to 30% by weight, more preferably 15 to 25% by weight, based on the total weight of the organic solvent.

상기 프로필렌 카보네이트는, 상기 유기 용매 전체 중량을 기준으로, 5 내지 25중량%, 바람직하게는 5 내지 20중량%, 더 바람직하게는 5 내지 15중량%로 포함될 수 있다.The propylene carbonate may be included in an amount of 5 to 25% by weight, preferably 5 to 20% by weight, more preferably 5 to 15% by weight, based on the total weight of the organic solvent.

상기 에틸 프로피오네이트는, 상기 유기 용매 전체 중량을 기준으로, 10 내지 30중량%, 바람직하게는 15 내지 30중량%, 더 바람직하게는 20 내지 30중량%로 포함될 수 있다.The ethyl propionate may be included in an amount of 10 to 30% by weight, preferably 15 to 30% by weight, more preferably 20 to 30% by weight, based on the total weight of the organic solvent.

상기 프로필 프로피오네이트는, 상기 유기 용매 전체 중량을 기준으로, 30 내지 70중량%, 바람직하게는 30 내지 65중량%, 더 바람직하게는 35 내지 55중량%로 포함될 수 있다. The propyl propionate may be included in an amount of 30 to 70% by weight, preferably 30 to 65% by weight, more preferably 35 to 55% by weight, based on the total weight of the organic solvent.

(2) (2) 리튬염Lithium salt

본 발명에서 사용되는 리튬염으로는, 리튬 이차전지용 전해액이 통상적으로 사용되는 다양한 리튬염들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬염은, 양이온으로 Li+를 포함하고, 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, AlO4 -, AlCl4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, B10Cl10 -, BF2C2O4 -, BC4O8 -, PF4C2O4 -, PF2C4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, CH3SO3 -, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.As the lithium salt used in the present invention, various lithium salts in which an electrolyte solution for a lithium secondary battery is commonly used may be used without limitation. For example, the lithium salt, as including Li + as the cation, and the anion is F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 - , AlO 4 -, AlCl 4 - , PF 6 -, SbF 6 -, AsF 6 -, B 10 Cl 10 -, BF 2 C 2 O 4 -, BC 4 O 8 -, PF 4 C 2 O 4 -, PF 2 C 4 O 8 -, ( CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, C 4 F 9 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, CH 3 SO 3 -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - , and (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N - , selected from the group consisting of It may include at least any one.

구체적으로, 상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiBF4, LiClO4, LiAlO4, LiAlCl4, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, LiB10Cl10, LiBOB (LiB(C2O4)2), LiCF3SO3, LiFSI (LiN(SO2F)2), LiCH3SO3, LiCF3CO2, LiCH3CO2 및 LiBETI (LiN(SO2CF2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나 이상을 들 수 있다. 구체적으로 리튬염은 LiBF4, LiClO4, LiPF6, LiBOB (LiB(C2O4)2), LiCF3SO3, LiTFSI (LiN(SO2CF3)2), LiFSI ((LiN(SO2F)2) 및 LiBETI (LiN(SO2CF2CF3)2로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. Specifically, the lithium salt is LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiPF 6 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiB 10 Cl 10 , LiBOB (LiB(C 2 O 4 ) 2 ) At least selected from the group consisting of, LiCF 3 SO 3 , LiFSI (LiN(SO 2 F) 2 ), LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiCH 3 CO 2 and LiBETI (LiN(SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 Specifically, the lithium salt is LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiBOB (LiB(C 2 O 4 ) 2 ), LiCF 3 SO 3 , LiTFSI (LiN(SO 2 CF 3 ) 2 ) , LiFSI ((LiN(SO 2 F) 2 ) and LiBETI (LiN(SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 A single substance or a mixture of two or more may be included.

상기 리튬염은 전해액 내에 0.8 M 내지 4 M의 농도, 바람직하게는 0.8M 내지 2M 농도, 더 바람직하게는 0.8M 내지 1.6M로 포함될 수 있다. 리튬염의 농도가 상기 범위를 만족할 때, 리튬 이온 수율(Li+ transference number) 및 리튬 이온의 해리도가 향상되어 전지의 출력 특성이 향상될 수 있다.The lithium salt may be included in the electrolyte at a concentration of 0.8 M to 4 M, preferably 0.8 M to 2 M, more preferably 0.8 M to 1.6 M. When the concentration of the lithium salt satisfies the above range, a lithium ion yield (Li+ transference number) and a degree of dissociation of lithium ions are improved, thereby improving output characteristics of a battery.

(3) (3) 나이트릴계Nitrile system 화합물 compound

본 발명의 비수 전해액은 나이트릴계 화합물을 포함한다. The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains a nitrile compound.

나이트릴계 화합물은 활성화 공정 및 초기 충방전 공정에서 산화되어 양극 표면에 부동태막을 형성하고, 전이금속 용출 시에 전이금속과 착물을 형성함으로써 양극과 전해액 간의 부반응을 방지하고, 전이금속 용출로 인한 수명 퇴화 및 가스 발생을 억제할 수 있도록 한다.Nitrile-based compounds are oxidized in the activation process and initial charge/discharge process to form a passivation film on the surface of the anode, and by forming a complex with the transition metal when the transition metal is eluted, side reactions between the anode and the electrolyte are prevented, and the lifespan is deteriorated due to the elution of the transition metal. And gas generation can be suppressed.

상기 나이트릴계 화합물은, 예를 들면, 숙시노니트릴, 헥산트리카보니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 발레로니트릴, 카프릴로니트릴, 헵탄니트릴, 사이클로펜탄 카보니트릴, 사이클로헥산 카보니트릴, 2-플루오로벤조니트릴, 4-플루오로벤조니트릴, 다이플루오로벤조니트릴, 트리플루오로벤조니트릴, 페닐아세토니트릴, 2-플루오로페닐아세토니트릴, 및 4-플루오로페닐아세토니트릴로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 상기 나이트릴계 화합물은 숙시노니트릴, 헥산트리카보니트릴 또는 이들의 조합일 수 있다.The nitrile compound is, for example, succinonitrile, hexanetricarbonitrile, adiponitrile, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, caprylonitrile, heptanenitrile, cyclopentane carbonitrile, Cyclohexane carbonitrile, 2-fluorobenzonitrile, 4-fluorobenzonitrile, difluorobenzonitrile, trifluorobenzonitrile, phenylacetonitrile, 2-fluorophenylacetonitrile, and 4-fluorophenylaceto It may be one or more selected from the group consisting of nitriles. Preferably, the nitrile-based compound may be succinonitrile, hexanetricarbonitrile, or a combination thereof.

상기 나이트릴계 화합물의 함량은 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 1 내지 7중량%, 바람직하게는 1 내지 6중량%, 더 바람직하게는 3 내지 5중량%일 수 있다. 나이트릴계 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 치밀한 양극 부동태막을 형성할 수 있으며, 전이금속 용출에 의한 전지 성능 퇴화를 효과적으로 방지할 수 있다. The content of the nitrile-based compound may be 1 to 7% by weight, preferably 1 to 6% by weight, and more preferably 3 to 5% by weight, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the nitrile-based compound satisfies the above range, a dense positive electrode passivation film can be formed, and deterioration of battery performance due to elution of transition metals can be effectively prevented.

한편, 2종 이상의 나이트릴계 화합물이 사용될 경우에 상기 나이트릴계 화합물의 함량은 사용된 나이트릴계 화합물들의 함량의 총합을 의미한다. Meanwhile, when two or more types of nitrile-based compounds are used, the content of the nitrile-based compound means the sum of the contents of the nitrile-based compounds used.

(4) 화학식 1의 화합물(4) compound of formula 1

본 발명의 비수 전해액은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. The non-aqueous electrolyte solution of the present invention includes a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있다. In Formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and preferably may be an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 2-아세톡시-1,3-프로판설톤일 수 있다. Preferably, the compound represented by Formula 1 may be 2-acetoxy-1,3-propanesultone.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 산화 생성물은 양극 표면에 부동태막을 형성함으로써, 양극과 전해액 간의 부반응으로 양극 구조 붕괴가 발생하는 것을 억제하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 환원성이 높은 설톤기를 포함하여 환원 반응에 의해 분해되어 음극 표면에 우수한 부동태막을 형성하며, 전해질 내의 다른 첨가제들의 불필요한 환원 반응을 억제하여 가스 발생을 최소화할 수 있도록 한다. The oxidation product of the compound represented by Formula 1 forms a passivation film on the surface of the anode, thereby suppressing the occurrence of collapse of the anode structure due to a side reaction between the anode and the electrolyte. In addition, the compound represented by Formula 1 contains a sultone group having high reducibility and is decomposed by a reduction reaction to form an excellent passivation film on the surface of the negative electrode, and to minimize gas generation by suppressing unnecessary reduction reactions of other additives in the electrolyte. do.

상기 [화학식 1]로 표시되는 화합물은 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 1 내지 7중량%, 바람직하게는 1 내지 6중량%, 더 바람직하게는 3 내지 5중량%로 포함될 수 있다. [화학식 1]로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 양극 및 음극 표면에 치밀한 부동태막을 형성할 수 있다.The compound represented by [Chemical Formula 1] may be included in an amount of 1 to 7% by weight, preferably 1 to 6% by weight, and more preferably 3 to 5% by weight, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the compound represented by [Formula 1] satisfies the above range, a dense passivation layer may be formed on the surfaces of the anode and the cathode.

(5) 첨가제(5) additive

한편, 본 발명에 따른 비수 전해액은, 필수적인 것은 아니나, 이차 전지의 물성을 더욱 향상시키기 위하여, 첨가제들을 추가로 포함할 수 있다. On the other hand, the non-aqueous electrolyte according to the present invention is not essential, but may further include additives in order to further improve the physical properties of the secondary battery.

예를 들면, 본 발명의 비수 전해액은 1,3-프로판설톤, 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물, 환형 카보네이트계 화합물, 보레이트계 화합물, 설페이트계 화합물, 포스페이트계 화합물, 벤젠계 화합물, 아민계 화합물, 실란계 화합물 및 리튬염계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. For example, the non-aqueous electrolyte of the present invention is 1,3-propane sultone, halogen-substituted carbonate-based compounds, cyclic carbonate-based compounds, borate-based compounds, sulfate-based compounds, phosphate-based compounds, benzene-based compounds, amine-based compounds, and silanes. It may further include one or more additives selected from the group consisting of-based compounds and lithium salt-based compounds.

상기 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물은, 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)) 등일 수 있다. The halogen-substituted carbonate-based compound may be, for example, fluoroethylene carbonate (FEC)).

상기 환형 카보네이트계 화합물은, 예를 들면, 비닐렌카보네이트(VC) 또는 비닐에틸렌 카보네이트(VEC) 등일 수 있다. The cyclic carbonate-based compound may be, for example, vinylene carbonate (VC) or vinylethylene carbonate (VEC).

상기 보레이트계 화합물은, 예를 들면, 테트라페닐보레이트, 리튬옥살릴디플루오로보레이트(LiODFB) 등일 수 있다. The borate-based compound may be, for example, tetraphenylborate, lithium oxalyldifluoroborate (LiODFB), or the like.

상기 설페이트계 화합물은, 예를 들면, 에틸렌 설페이트(Ethylene Sulfate; Esa), 트리메틸렌설페이트 (Trimethylene sulfate; TMS), 또는 메틸트리메틸렌설페이트 (Methyl trimethylene sulfate; MTMS) 등일 수 있다. The sulfate-based compound may be, for example, ethylene sulfate (Esa), trimethylene sulfate (TMS), or methyl trimethylene sulfate (MTMS).

상기 포스페이트계 화합물은, 예를 들면, 리튬 디플루오로(비스옥살라토)포스페이트, 리튬 디플루오로포스페이트, 테트라메틸 트리메틸 실릴 포스페이트, 트리메틸 실릴 포스파이트, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스페이트 및 트리스(트리플루오로에틸) 포스파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다. The phosphate-based compound is, for example, lithium difluoro (bisoxalato) phosphate, lithium difluorophosphate, tetramethyl trimethyl silyl phosphate, trimethyl silyl phosphite, tris(2,2,2-trifluoro It may be one or more compounds selected from the group consisting of ethyl) phosphate and tris (trifluoroethyl) phosphite.

상기 벤젠계 화합물은, 예를 들면, 플루오로벤젠 등일 수 있고, 상기 아민계 화합물은 트리에탄올아민 또는 에틸렌디아민 등일 수 있으며, 상기 실란계 화합물은 테트라비닐실란 등일 수 있다. The benzene-based compound may be, for example, fluorobenzene, and the amine-based compound may be triethanolamine or ethylenediamine, and the silane-based compound may be tetravinylsilane or the like.

한편, 상기 첨가제들은 단독으로 사용될 수도 있고, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.Meanwhile, the additives may be used alone, or two or more may be mixed and used.

상기 첨가제의 총량은 전해액 전체 중량을 기준으로 1 내지 20중량%, 바람직하게는 1 내지 15중량%일 수 있다, 첨가제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 전극 상에 안정적으로 피막을 형성하고, 과충전시 발화 현상을 억제할 수 있으면서도, 이차 전지의 초기 활성화 공정 도중 부반응이 발생되거나, 첨가제가 잔류 혹은 석출되는 것을 방지할 수 있다.The total amount of the additive may be 1 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight, based on the total weight of the electrolyte solution. When the additive is included within the above range, a film is stably formed on the electrode, and when overcharged While it is possible to suppress the ignition phenomenon, it is possible to prevent side reactions or additives from remaining or precipitated during the initial activation process of the secondary battery.

바람직하게는, 본 발명의 비수 전해액은 첨가제로 1,3-프로판설톤, 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물, 환형 카보네이트계 화합물 및 보레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 1,3-프로판 설톤, 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물, 환형 카보네이트계 화합물 및 보레이트계 화합물을 더 포함할 수 있다. Preferably, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention may further include one or more selected from the group consisting of 1,3-propanesultone, halogen-substituted carbonate-based compounds, cyclic carbonate-based compounds, and borate-based compounds as additives, More preferably, 1,3-propane sultone, a halogen-substituted carbonate-based compound, a cyclic carbonate-based compound, and a borate-based compound may be further included.

보다 바람직하게는, 본 발명의 비수 전해액은 1,3-프로판 설톤, 비닐에틸렌 카보네이트(VEC), 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC), 및 리튬옥살릴디플루오로보레이트(LiODFB)을 더 포함할 수 있다. More preferably, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention may further include 1,3-propane sultone, vinylethylene carbonate (VEC), fluorine ethylene carbonate (FEC), and lithium oxalyldifluoroborate (LiODFB).

한편, 상기 1,3-프로판 설톤은, 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 3중량% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 2중량%의 양으로 포함될 수 있다. 1,3-프로판 설톤은 유해 후보 물질이기 때문에, 이를 3중량% 보다 많이 포함할 경우, 안정성에 문제가 발생할 수 있다. Meanwhile, the 1,3-propane sultone may be included in an amount of 3% by weight or less, preferably 0.1 to 2% by weight, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. Since 1,3-propane sultone is a harmful candidate substance, if it contains more than 3% by weight, stability problems may occur.

상기 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물은, 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 5 내지 15중량%, 바람직하게는 5 내지 10중량%의 양으로 포함될 수 있다. 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 초기 충방전 시에 전도성이 우수한 음극 부동태 피막을 형성할 수 있다. 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물의 함량이 너무 적으면, 음극 부동태 피막 내의 LiF 함량이 적어져 전도성이 떨어질 수 있으며, 함량이 너무 많으면 전해액 점도가 증가하는 문제가 발생할 수 있다. The halogen-substituted carbonate-based compound may be included in an amount of 5 to 15% by weight, preferably 5 to 10% by weight, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the halogen-substituted carbonate-based compound satisfies the above range, a negative passivation film having excellent conductivity may be formed during initial charging and discharging. If the content of the halogen-substituted carbonate-based compound is too small, the LiF content in the negative electrode passivation film decreases, resulting in a decrease in conductivity, and if the content is too high, a problem of increasing the electrolyte solution viscosity may occur.

상기 환형 카보네이트계 화합물은 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 양으로 포함될 수 있다. 환형 카보네이트계 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 환원 분해 가스 발생을 최소화하면서, 음극 부동태 피막 형성이 원활하게 이루어질 수 있다. The cyclic carbonate-based compound may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 0.1 to 3% by weight, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the cyclic carbonate-based compound satisfies the above range, while minimizing the generation of reducing decomposition gas, the cathode passivation film may be smoothly formed.

상기 보레이트계 화합물은 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 양으로 포함될 수 있다. 보레이트계 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 전해질의 점도 증가 및 가스 발생을 최소화하면서 전지 물성을 개선할 수 있다. The borate-based compound may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 0.1 to 3% by weight, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the borate-based compound satisfies the above range, it is possible to improve the physical properties of the battery while minimizing the increase in the viscosity of the electrolyte and generation of gas.

리튬 이차 전지Lithium secondary battery

다음으로, 본 발명에 따른 리튬 이차 전지에 대해 설명한다.Next, a lithium secondary battery according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막 및 비수 전해액을 포함한다. 이때, 상기 비수 전해액은 상기 본 발명에 따른 비수 전해액이다. 비수 전해액에 대해서는 상술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략하고, 이하에서는 다른 구성요소들에 대해 설명한다. The lithium secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. At this time, the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte according to the present invention. Since the non-aqueous electrolyte has been described above, a description thereof will be omitted, and other components will be described below.

(1) 양극(1) anode

상기 양극은, 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층을 포함할 수 있으며, 상기 양극 활물질층은, 필요에 따라, 도전재 및/또는 바인더를 더 포함할 수 있다. The positive electrode may include a positive electrode active material layer including a positive electrode active material, and the positive electrode active material layer may further include a conductive material and/or a binder, if necessary.

상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물로서, 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈 또는 알루미늄과 같은 1종 이상의 전이 금속과 리튬을 포함하는 리튬 전이금속 산화물일 수 있다. The positive electrode active material is a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium, and specifically, may be a lithium transition metal oxide including lithium and at least one transition metal such as cobalt, manganese, nickel, or aluminum. .

보다 구체적으로, 상기 리튬 전이금속 산화물은 리튬-망간계 산화물(예를 들면, LiMnO2, LiMn2O4 등), 리튬-코발트계 산화물(예를 들면, LiCoO2 등), 리튬-니켈계 산화물(예를 들면, LiNiO2 등), 리튬-니켈-망간계 산화물(예를 들면, LiNi1 -YMnYO2(0<Y<1), LiMn2 - zNizO4(0<Z<2), 리튬-니켈-코발트계 산화물(예를 들면, LiNi1 -Y1CoY1O2(0<Y1<1), 리튬-망간-코발트계 산화물(예를 들면, LiCo1 - Y2MnY2O2(0<Y2<1), LiMn2 - z1Coz1O4(0<Z1<2), 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물(예를 들면, Li(NipCoqMnr1)O2(0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1) 또는 Li(Nip1Coq1Mnr2)O4(0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2), 또는 리튬-니켈-코발트-전이금속(M) 산화물(예를 들면, Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2(M은 Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, p2, q2, r3 및 s2는 각각 독립적인 원소들의 원자분율로서, 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1이다) 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물이 포함될 수 있다. More specifically, the lithium transition metal oxide is a lithium-manganese oxide (eg, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 Etc.), lithium-cobalt-based oxides (e.g., LiCoO 2 etc.), lithium-nickel-based oxides (e.g., LiNiO 2 etc.), lithium-nickel-manganese-based oxides (e.g., LiNi 1 -Y Mn Y O 2 (0 <Y < 1), LiMn 2 - z Ni z O 4 (0 <z <2), lithium-nickel-cobalt oxide (e.g., LiNi 1 -Y1 Co Y1 O 2 (0 <Y1<1), lithium-manganese-cobalt oxide (e.g., LiCo 1 - Y2 Mn Y2 O 2 (0<Y2<1), LiMn 2 - z1 Co z1 O 4 (0<Z1<2), lithium -Nickel-manganese-cobalt oxide (e.g., Li(Ni p Co q Mn r1 )O 2 (0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1 ) Or Li(Ni p1 Co q1 Mn r2 )O 4 (0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2), or lithium-nickel-cobalt-transition metal (M) oxide (e.g., Li(Ni p2 Co q2 Mn r3 M S2 )O 2 (M is selected from the group consisting of Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg and Mo, p2, q2 , r3 and s2 are the atomic fractions of each independent element, 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1), etc. And any one or two or more of them may be included.

구체적으로는 상기 양극 활물질은 하기 화학식 2로 표시되는 리튬 코발트계 산화물일 수 있다.Specifically, the positive active material may be a lithium cobalt-based oxide represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

LiCo1 - xM1 xO2 LiCo 1 - x M 1 x O 2

상기 화학식 2에서, M1은 코발트 사이트에 치환된 도핑 원소이며, W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Al, In, Ta, Y, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. In Formula 2, M 1 is a doping element substituted on a cobalt site, W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Al, In, Ta, Y, La, Sr, Ga, Sc, Gd , Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, and may be one or more selected from the group consisting of Mo.

한편, 상기 x는 코발트 사이트에 치환된 도핑원소 M1의 원자 비율을 의미하는 것으로, 0≤x≤0.2, 바람직하게는 0≤x≤0.1이다. Meanwhile, the x denotes the atomic ratio of the doping element M 1 substituted on the cobalt site, and is 0≦x≦0.2, preferably 0≦x≦0.1.

상기 양극 활물질은 양극 활물질층 전체 중량을 기준으로 80 내지 99.9중량%, 바람직하게는 85 내지 99중량%로 포함될 수 있다.The positive electrode active material may be included in an amount of 80 to 99.9% by weight, preferably 85 to 99% by weight, based on the total weight of the positive electrode active material layer.

다음으로, 상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 이차 전지에서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적인 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소 섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 양극 활물질층 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. Next, the conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and can be used without particular limitation as long as it does not cause chemical changes in the secondary battery and has electronic conductivity. Specific examples include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon-based substances such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, and carbon fiber; Metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Alternatively, a conductive polymer such as a polyphenylene derivative may be used, and one of them alone or a mixture of two or more may be used. The conductive material may be included in an amount of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of the positive electrode active material layer.

다음으로, 상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 상기 바인더의 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 양극 활물질층 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있다.Next, the binder serves to improve adhesion between the positive electrode active material particles and adhesion between the positive electrode active material and the current collector. Specific examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, carboxymethylcellulose. Woods (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, Styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, or various copolymers thereof, and the like, and one of them alone or a mixture of two or more may be used. The binder may be included in an amount of 0.1 to 15% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, based on the total weight of the positive electrode active material layer.

상기와 같은 본 발명의 양극은 당해 기술 분야에 알려져 있는 양극 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 양극은, 양극 활물질, 바인더 및/또는 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 양극 슬러리를 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연하는 방법, 또는 상기 양극 슬러리를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 지지체를 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션하는 방법 등을 통해 제조될 수 있다. The positive electrode of the present invention as described above may be manufactured according to a method for manufacturing a positive electrode known in the art. For example, the positive electrode is a method of applying a positive electrode slurry prepared by dissolving or dispersing a positive electrode active material, a binder, and/or a conductive material in a solvent on a positive electrode current collector, followed by drying and rolling, or a method of separately applying the positive electrode slurry. After casting on the support of, the film obtained by peeling the support may be prepared through a method of laminating on a positive electrode current collector, or the like.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극재의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes to the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon, nickel, titanium on the surface of aluminum or stainless steel. , Silver, or the like may be used. In addition, the positive electrode current collector may generally have a thickness of 3 to 500 μm, and fine unevenness may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesion of the positive electrode material. For example, it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

상기 용매는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 양극 합재의 도포 두께, 제조 수율, 작업성 등을 고려하여 양극 합재가 적절한 점도를 갖도록 조절될 수 있는 정도이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. The solvent may be a solvent generally used in the art, and dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone or water And the like, and one of them alone or a mixture of two or more may be used. The amount of the solvent used may be such that the positive electrode mixture can be adjusted to have an appropriate viscosity in consideration of the coating thickness of the positive electrode mixture, production yield, workability, and the like, and is not particularly limited.

(2) 음극(2) cathode

본 발명에 따른 음극은, 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은, 필요에 따라, 도전재 및/또는 바인더를 더 포함할 수 있다. The negative electrode according to the present invention includes a negative active material layer including a negative active material, and the negative active material layer may further include a conductive material and/or a binder, if necessary.

상기 음극 활물질로는 당 업계에서 사용되는 다양한 음극 활물질, 예를 들면, 탄소계 음극 활물질, 실리콘계 음극 활물질, 금속 합금 등이 사용될 수 있다. As the negative active material, various negative active materials used in the art, for example, a carbon-based negative active material, a silicon-based negative active material, and a metal alloy may be used.

상기 탄소계 음극 활물질로는, 당 업계에서 사용되는 다양한 탄소계 음극 활물질들, 예를 들면, 천연 흑연, 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite)과 같은 그라파이트계 물질; 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소, 연화탄소 (soft carbon), 경화탄소 (hard carbon) 등이 사용될 수 있다. 상기 탄소계 음극 활물질의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형 등과 같은 다양한 형상의 물질들이 사용될 수 있다. Examples of the carbon-based negative active material include various carbon-based negative active materials used in the art, for example, graphite-based materials such as natural graphite, artificial graphite, and Kish graphite; Pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches, and petroleum or coal tar pitch derived cokes High-temperature calcined carbon, soft carbon, hard carbon, etc. may be used. The shape of the carbon-based negative active material is not particularly limited, and materials of various shapes such as amorphous, plate, scale, spherical, or fibrous may be used.

상기 실리콘계 음극 활물질은, 금속 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx, 여기서 0<x<2) 실리콘 탄화물(SiC) 및 Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The silicon-based negative active material is metal silicon (Si), silicon oxide (SiO x , where 0<x<2) silicon carbide (SiC), and Si-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, 14 It is an element selected from the group consisting of a group element, a transition metal, a rare earth element, and a combination thereof, and may include at least one selected from the group consisting of (not Si). The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be selected from the group consisting of Se, Te, Po, and combinations thereof.

상기 음극 활물질은 음극 활물질층 전체 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99중량%로 포함될 수 있다. 음극 활물질의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 우수한 용량 특성 및 전기화학적 특성을 얻을 수 있다. The negative active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight based on the total weight of the negative active material layer. When the content of the negative active material satisfies the above range, excellent capacity characteristics and electrochemical characteristics may be obtained.

다음으로, 상기 도전재는 음극활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.Next, the conductive material is a component for further improving the conductivity of the negative electrode active material, and may be added in an amount of 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less based on the total weight of the negative electrode active material layer. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that aids in bonding between the conductive material, the active material, and the current collector, and is typically added in an amount of 0.1% to 10% by weight based on the total weight of the negative active material layer. Examples of such a binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoro. Ethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, fluorine rubber, and various copolymers thereof.

상기 음극은 당해 기술 분야에 알려져 있는 음극 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질과, 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 슬러리를 도포하고 압연, 건조하는 방법 또는 상기 음극 슬러리를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 지지체를 박리시켜 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.The negative electrode may be manufactured according to a method for manufacturing a negative electrode known in the art. For example, the negative electrode is a method of coating, rolling, and drying a negative electrode slurry prepared by dissolving or dispersing a negative electrode active material and optionally a binder and a conductive material in a solvent on a negative electrode current collector, or the negative electrode slurry on a separate support. After casting to, it can be produced by laminating a film obtained by peeling the support on the negative electrode current collector.

상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes to the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper, or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, or the like, aluminum-cadmium alloy, and the like may be used. In addition, the negative electrode current collector may generally have a thickness of 3 μm to 500 μm, and, like the positive electrode current collector, microscopic irregularities may be formed on the surface of the current collector to enhance the bonding strength of the negative electrode active material. For example, it may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

상기 용매는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 음극 합재의 도포 두께, 제조 수율, 작업성 등을 고려하여 음극 슬러리가 적절한 점도를 갖도록 조절될 수 있는 정도이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. The solvent may be a solvent generally used in the art, and dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone or water And the like, and one of them alone or a mixture of two or more may be used. The amount of the solvent used may be such that the negative electrode slurry has an appropriate viscosity in consideration of the coating thickness, production yield, workability, etc. of the negative electrode mixture, and is not particularly limited.

(3) 분리막(3) Separation membrane

상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되어, 양극과 음극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차 전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 특히 전해액의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. The separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode, separates the positive electrode and the negative electrode, and provides a path for lithium ions to move, and can be used without particular limitation as long as it is used as a separator in a general lithium secondary battery. On the other hand, it is preferable to have low resistance and excellent electrolyte-moisturizing ability.

구체적으로는 분리막으로 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.Specifically, as a separator, a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer. Alternatively, a stacked structure of two or more layers thereof may be used. In addition, a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of a high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like may be used. In addition, in order to secure heat resistance or mechanical strength, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used, and optionally, a single layer or a multilayer structure may be used.

상기와 같은 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하게 사용될 수 있다. The lithium secondary battery according to the present invention as described above can be usefully used in portable devices such as mobile phones, notebook computers, and digital cameras, and electric vehicles such as hybrid electric vehicles (HEVs).

이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided.

상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.The battery module or battery pack may include a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV); Alternatively, it may be used as a power source for any one or more medium and large-sized devices among systems for power storage.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The appearance of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape using a can, a square shape, a pouch type, or a coin type.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only as a battery cell used as a power source for a small device, but also can be preferably used as a unit cell in a medium or large battery module including a plurality of battery cells.

실시예Example

이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.

실시예Example 1 One

<전해액 제조><Preparation of electrolyte solution>

에틸렌 카보네이트(EC) : 프로필렌 카보네이트(PC) : 에틸 프로피오네이트(EP) : 프로필 프로피오네이트(PP)를 20 : 10 : 25 : 45의 중량비율로 혼합한 유기 용매에 LiPF6를 1.2M가 되도록 용해시킨 후, 숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량%, 1,3-프로판설톤 1중량%, 비닐 에틸렌 카보네이트(VEC) 0.5중량%, 플루오로 에틸렌 카보네이트(FEC) 7중량%, 및 LiODFB(리튬디플루오(옥살레이토)보레이트) 0.5중량%를 첨가하여 비수 전해액을 제조하였다. Ethylene carbonate (EC): propylene carbonate (PC): ethyl propionate (EP): propyl propionate (PP) in an organic solvent mixed in a weight ratio of 20:10:25:45, 1.2M LiPF 6 After dissolving so as to be, succinonitrile (SN) 2% by weight, hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) 3% by weight, 1,3-propanesultone A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 1% by weight, 0.5% by weight of vinyl ethylene carbonate (VEC), 7% by weight of fluoroethylene carbonate (FEC), and 0.5% by weight of LiODFB (lithium difluoro(oxalato) borate).

<전극 조립체 제조><Production of electrode assembly>

N-메틸피롤리돈 용매 중에서 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 97.59 : 1.1 : 1.31의 중량비율로 혼합하여 양극 합재를 제조하였다. 이때, 양극 활물질로는 LiCoO2를 사용하였고, 도전재로는 FX35(Denka社)와 CNT(엘지화학社)를 0.9 : 0.2의 중량비로 혼합하여 사용하였으며, 바인더로는 KF9700(Kureha社)와 BM-740H(ZEON社)를 1.18 : 0.13의 중량비로 혼합하여 사용하였다. 제조된 양극 합재를 10㎛ 두께의 알루미늄 집전체(삼아 알미늄)에 도포한 후, 140℃에서 건조한 후, 압연하여 양극을 제조하였다.A positive electrode mixture was prepared by mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder in a N-methylpyrrolidone solvent in a weight ratio of 97.59: 1.1: 1.31. At this time, LiCoO 2 was used as the positive electrode active material, FX35 (Denka) and CNT (LG Chemical) were mixed in a weight ratio of 0.9:0.2 as a conductive material, and KF9700 (Kureha) and BM were used as a binder. -740H (ZEON) was mixed in a weight ratio of 1.18:0.13 and used. The prepared positive electrode mixture was coated on an aluminum current collector (aluminum) having a thickness of 10 μm, dried at 140° C., and then rolled to prepare a positive electrode.

다음으로, 물에 음극 활물질, 바인더, 도전재를 95.85 : 0.5 : 3.65의 중량비율로 혼합하여 음극 합재 A를 제조하고, 음극 활물질, 바인더, 도전재를 97.45 : 0.5 : 2.05의 중량비율로 혼합하여 음극 합재 B를 제조하였다.Next, a negative electrode active material, a binder, and a conductive material are mixed in water at a weight ratio of 95.85:0.5:3.65 to prepare a negative electrode mixture A, and a negative electrode active material, a binder, and a conductive material are mixed at a weight ratio of 97.45:0.5:2.05. A negative electrode mixture B was prepared.

상기 음극 활물질로는 인조흑연(Shanshan社, G49)을 사용하였으며, 도전재로는 SuperC65(Imerys社)를 사용하였다.Artificial graphite (Shanshan, G49) was used as the negative active material, and SuperC65 (Imerys) was used as the conductive material.

또한, 음극 합재 A에서는 바인더로 BM451B(ZEON社)와 DAICEL2200(Daicel社)을 1.15:2.5의 중량비율로 혼합하여 사용하였으며, 음극 합재 B에서는 바인더로 BML302(ZEON社)와 DAICEL2200(Daicel社)을 1.15 : 0.9의 중량비율로 혼합하여 사용하였다. In addition, in the negative electrode mixture A, BM451B (ZEON) and DAICEL2200 (Daicel) were mixed in a weight ratio of 1.15:2.5 as a binder, and BML302 (ZEON) and DAICEL2200 (Daicel) were used as binders in the negative electrode mixture B It was mixed and used in a weight ratio of 1.15: 0.9.

8㎛ 두께의 구리 집전체(LS 전선)의 양면에 음극 합재 A와 음극 합재 B를 순차적으로 도포한 후, 70℃에서 건조한 후, 압연하여 음극을 제조하였다.A negative electrode mixture A and a negative electrode mixture B were sequentially coated on both sides of an 8 μm-thick copper current collector (LS wire), dried at 70° C., and rolled to prepare a negative electrode.

상기와 같이 제조된 양극 및 음극 사이에 분리막을 개재하여 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀 7개와 음극/분리막/양극 구조의 모노셀 1개를 제조한 후, 상기 7개의 바이셀과 1개의 모노셀을 장척의 분리 필름으로 권취하여 스택 앤 폴딩형 전극 조립체를 제조하였다.After preparing 7 bicells of anode/separator/cathode/separator/anode structure and 1 monocell of cathode/separator/anode structure by interposing a separator between the anode and cathode prepared as described above, the 7 bicells And one monocell were wound with a long separation film to prepare a stack and folding type electrode assembly.

이때, 상기 분리막 및 분리 필름으로는 폴리올레핀 필름(ND506B, LG전자) 상에 BM5(LG전자)가 코팅된 것을 사용하였다.At this time, as the separator and the separation film, a polyolefin film (ND506B, LG Electronics) coated with BM5 (LG Electronics) was used.

<이차 전지의 제조><Manufacture of secondary battery>

상기에서 제조된 전극 조립체를 파우치형 이차 전지 케이스에 수납하고, 상기에서 제조된 비수 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. The electrode assembly prepared above was accommodated in a pouch-type secondary battery case, and the prepared non-aqueous electrolyte was injected to prepare a lithium secondary battery.

실시예Example 2 2

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량% 대신 숙시노니트릴(SN) 3중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 2중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. Except for the addition of 2% by weight of succinonitrile (SN) and 3% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN), 3% by weight of succinonitrile (SN) and 2% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN) A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

실시예Example 3 3

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 숙시노니트릴(SN) 4중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 4중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. Succinonitrile (SN) 2% by weight, hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) 3% by weight instead of succinonitrile (SN) 4% by weight, 2 -A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 4% by weight of acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) was added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

실시예Example 4 4

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 헥산트리카보니트릴(HTCN) 4중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 4중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. 2% by weight of succinonitrile (SN), 3% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN), 4% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN) instead of 3% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06), A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 4% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) was added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

실시예Example 5 5

2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 2중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. In the same manner as in Example 1, except that 2% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) was added instead of 3% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06). A non-aqueous electrolyte solution was prepared.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

실시예Example 6 6

헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량% 대신 헥산트리카보니트릴(HTCN) 2중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN) was added instead of 3% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN).

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

실시예Example 7 7

헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 헥산트리카보니트릴(HTCN) 2중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 2중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. Hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) 3% by weight instead of hexanetricarbonitrile (HTCN) 2% by weight, 2-acetoxy-1,3-propane A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2% by weight of sultone (NR06) was added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

실시예Example 8 8

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 숙시노니트릴(SN) 1중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 2중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 2중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. Succinonitrile (SN) 2% by weight, hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) 3% by weight instead of succinonitrile (SN) 1% by weight, hexane A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2% by weight of tricarbonitrile (HTCN) and 2% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) were added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

실시예Example 9 9

에틸렌 카보네이트(EC) : 프로필렌 카보네이트(PC) : 에틸 프로피오네이트(EP) : 프로필 프로피오네이트(PP)를 20 : 10 : 25 : 45의 중량비율로 혼합한 유기 용매 대신 에틸렌 카보네이트(EC) : 프로필렌 카보네이트(PC) : 에틸 프로피오네이트(EP) : 프로필 프로피오네이트(PP)를 25 : 10 : 10 : 55의 중량비율로 혼합한 유기 용매를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. Ethylene carbonate (EC): propylene carbonate (PC): ethyl propionate (EP): propyl propionate (PP) in a weight ratio of 20:10:25:45 instead of an organic solvent mixed with ethylene carbonate (EC): Propylene carbonate (PC): ethyl propionate (EP): propyl propionate (PP) in a weight ratio of 25: 10: 10: 55, except for using an organic solvent mixed in the same method as in Example 1 To prepare a non-aqueous electrolyte solution.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

비교예Comparative example 1 One

에틸렌 카보네이트(EC): 프로필렌 카보네이트(PC) : 에틸 프로피오네이트(EP) : 프로필 프로피오네이트(PP)를 20 : 10 : 25 : 45의 중량비로 혼합한 비수성 유기 용매에 LiPF6를 1.2M가 되도록 용해시킨 후, 숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 1,3-프로판설톤 1중량%, 비닐 에틸렌 카보네이트(VEC) 0.5중량%, 플루오로 에틸렌 카보네이트(FEC) 7중량%, 및 LiODFB(리튬디플루오(옥살레이토)보레이트) 0.5중량%를 첨가하여 비수 전해액을 제조하였다. Ethylene carbonate (EC): propylene carbonate (PC): ethyl propionate (EP): propyl propionate (PP) in a weight ratio of 20:10:25:45 in a non-aqueous organic solvent mixed with 1.2M LiPF 6 After dissolving to be, succinonitrile (SN) 2% by weight, hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 1,3-propanesultone 1% by weight, vinyl ethylene carbonate (VEC) 0.5% by weight, fluoroethylene A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 7% by weight of carbonate (FEC) and 0.5% by weight of LiODFB (lithium difluoro (oxalato) borate).

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

비교예Comparative example 2 2

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 5중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. Succinonitrile (SN) 2% by weight, hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 2-acetoxy-1,3-propanesultone instead of 3% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) (NR06) A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5% by weight was added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

비교예Comparative example 3 3

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 1중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 1중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. Succinonitrile (SN) 2% by weight, hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) 3% by weight instead of succinonitrile (SN) 2% by weight, hexane A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1% by weight of tricarbonitrile (HTCN) and 1% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) were added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

비교예Comparative example 4 4

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 헥산트리카보니트릴(HTCN) 2중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 2중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.2% by weight of succinonitrile (SN), 3% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN), 2% by weight of hexanetricarbonitrile (HTCN) instead of 3% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06), A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) was added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

비교예Comparative example 5 5

숙시노니트릴(SN) 2중량% 대신 숙시노니트릴(SN) 3중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다. A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3% by weight of succinonitrile (SN) was added instead of 2% by weight of succinonitrile (SN).

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

비교예Comparative example 6 6

숙시노니트릴(SN) 2중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 3중량% 대신 숙시노니트릴(SN) 4중량%, 헥산트리카보니트릴(HTCN) 3중량%, 2-아세톡시-1,3-프로판설톤(NR06) 2중량%를 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.Succinonitrile (SN) 2% by weight, hexanetricarbonitrile (HTCN) 3% by weight, 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) 3% by weight instead of succinonitrile (SN) 4% by weight, hexane A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3% by weight of tricarbonitrile (HTCN) and 2% by weight of 2-acetoxy-1,3-propanesultone (NR06) were added.

그런 다음, 비수 전해액으로 실시예 1의 비수 전해액 대신 상기 방법으로 제조된 비수 전해액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 조립체 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. Then, an electrode assembly and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by the above method was used instead of the non-aqueous electrolyte of Example 1 as the non-aqueous electrolyte.

Figure pat00004
Figure pat00004

실험예Experimental example 1: 고온 저장 특성 평가 1: High temperature storage characteristics evaluation

실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 6에 의해 제조된 리튬 이차 전지 각각을 CC/CV, 0.5C, 충전종지전압 4.45V, 0.05C cut-off 조건으로 SOC 100까지 충전시킨 다음, 85℃에서 8시간 동안 고온 보관하였다.Each of the lithium secondary batteries prepared according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6 was charged to SOC 100 under conditions of CC/CV, 0.5C, charging end voltage 4.45V, and 0.05C cut-off, and then at 85°C. Stored at high temperature for 8 hours.

그런 다음, 상기 고온 보관된 리튬 이차 전지를 식힌 후, 리튬 이차 전지의 두께를 측정하고, 고온 저장 전 리튬 이차 전지 대비 두께 증가율을 측정하여 스웰링 정도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 2에 나타내었다.Then, after cooling the lithium secondary battery stored at high temperature, the thickness of the lithium secondary battery was measured, and the rate of increase in thickness compared to the lithium secondary battery before high temperature storage was measured to evaluate the degree of swelling. The evaluation results are shown in Table 2 below.

또한, 상기 고온 보관된 리튬 이차 전지를 CC/CV, 0.5C, 충전 종지 전압 4.45V, 0.05C cut-off 조건으로 충전한 다음, CC, 0.5C, 방전 종지 전압 3V 조건으로 방전하는 것을 1사이클로 하여, 3사이클 충방전을 수행하고, 3번째 사이클 이후의 방전 용량을 측정하였다. 측정된 {3번째 사이클 이후의 방전 용량/초기 방전 용량}×100을 회복 용량(Recovery capacity)로 평가하였다. 평가 결과는 하기 [표 2]에 나타내었다. In addition, charging the lithium secondary battery stored at high temperature under CC/CV, 0.5C, charging end voltage 4.45V, 0.05C cut-off condition, and then discharging it under CC, 0.5C, discharge end voltage 3V conditions in one cycle. Thus, three cycles of charging and discharging were performed, and the discharge capacity after the third cycle was measured. The measured {discharge capacity after the third cycle/initial discharge capacity} × 100 was evaluated as a recovery capacity. The evaluation results are shown in the following [Table 2].

회복 용량(%)Recovery capacity (%) 스웰링(%)Swelling (%) 실시예 1Example 1 91.691.6 6.86.8 실시예 2Example 2 91.691.6 6.96.9 실시예 3Example 3 91.291.2 6.56.5 실시예 4Example 4 91.591.5 6.16.1 실시예 5Example 5 92.892.8 99 실시예 6Example 6 91.291.2 8.88.8 실시예 7Example 7 90.990.9 9.39.3 실시예 8Example 8 90.890.8 9.59.5 실시예 9Example 9 90.590.5 8.18.1 비교예 1Comparative Example 1 82.982.9 27.227.2 비교예 2Comparative Example 2 89.989.9 12.612.6 비교예 3Comparative Example 3 89.689.6 10.710.7 비교예 4Comparative Example 4 8989 10.410.4 비교예 5Comparative Example 5 83.883.8 77 비교예 6Comparative Example 6 85.985.9 7.67.6

상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 비수 전해액을 사용한 실시예 1 ~ 9의 리튬 이차 전지들은 고온 저장 후 회복 용량이 90% 이상, 스웰링 정도가 10% 미만으로 고온 저장 성능이 우수하였다.As shown in [Table 2], the lithium secondary batteries of Examples 1 to 9 using the non-aqueous electrolyte of the present invention have excellent high-temperature storage performance with a recovery capacity of 90% or more and a swelling degree of less than 10% after high-temperature storage. I did.

이에 비해, 나이트릴계 화합물과 화학식 1로 표시되는 화합물 중 1종만 사용한 비교예 1 및 2의 리튬 이차 전지의 경우, 실시예의 리튬 이차 전지들에 비해 낮은 회복 용량 및 높은 스웰링을 나타냄을 확인할 수 있다.In contrast, it can be seen that the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2 using only one of the nitrile-based compound and the compound represented by Formula 1 exhibit lower recovery capacity and higher swelling compared to the lithium secondary batteries of Examples. .

또한, 나이트릴계 화합물과 화학식 1로 표시되는 화합물을 모두 포함하고 있더라도, 이들 화합물들의 함량의 합이 5중량% 미만인 경우(비교예 3 및 4) 역시 고온 저장 후 회복 용량이 낮고, 스웰링이 높게 나타남을 확인할 수 있다.In addition, even if both the nitrile-based compound and the compound represented by Formula 1 are included, when the sum of the contents of these compounds is less than 5% by weight (Comparative Examples 3 and 4), the recovery capacity after high temperature storage is also low, and the swelling is high. Appearance can be confirmed.

한편, 나이트릴계 화합물과 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량이 합이 8중량%를 초과하는 경우(비교예 5 및 6), 고온 저장 후 스웰링 특성은 비교적 양호하였으나, 회복 용량이 현저하게 저하되는 것으로 나타났다.On the other hand, when the sum of the content of the nitrile compound and the compound represented by Formula 1 exceeds 8% by weight (Comparative Examples 5 and 6), the swelling characteristics after high temperature storage were relatively good, but the recovery capacity was significantly reduced. Appeared.

실험예Experimental example 2: 고전압 특성 평가 2: High voltage characteristic evaluation

실시예 1 및 실시예 9에 의해 제조된 리튬 이차 전지 각각을 25℃에서 CC, 1.3C 조건으로 4.1V까지, 1C 조건으로 4.2V까지, 0.7C 조건으로 4.3V까지, CC/CV, 0.4C 조건으로 4.45V 0.05C cut off)까지 충전하였다. 이어서, CC, 0.5C 조건으로 3V가 될 때까지 방전하였다.Each of the lithium secondary batteries prepared according to Example 1 and Example 9 was subjected to CC at 25°C, 1.3C to 4.1V, 1C to 4.2V, 0.7C to 4.3V, CC/CV, 0.4C As conditions, it was charged to 4.45V 0.05C cut off). Then, it was discharged until it became 3V under CC, 0.5C conditions.

상기 충전 및 방전 거동을 1 사이클로 하여, 이러한 사이클을 100회 실시한 후, 용량 유지율 및 스웰링 정도를 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다. The charging and discharging behavior was set to 1 cycle, and after carrying out such cycles 100 times, the capacity retention rate and the degree of swelling were measured. The measurement results are shown in Table 3 below.

용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 스웰링(%)Swelling (%) 실시예 1Example 1 98.898.8 55 실시예 9Example 9 98.898.8 6.36.3

상기 표 3을 통해, 본 발명의 비수 전해액을 포함하는 실시예 1 및 9의 리튬 이차 전지는 고전압 구동 시에도 우수한 용량 유지율 및 스웰링 특성을 가짐을 확인할 수 있다. From Table 3, it can be seen that the lithium secondary batteries of Examples 1 and 9 including the non-aqueous electrolyte of the present invention have excellent capacity retention and swelling characteristics even when driving at high voltage.

Claims (14)

유기 용매; 리튬염; 나이트릴계 화합물; 및 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하는 비수 전해액이며,
상기 나이트릴계 화합물과 상기 [화학식 1]로 표시되는 화합물의 함량의 합이 5 내지 8중량%인 비수 전해액:
[화학식 1]
Figure pat00005

상기 화학식 1에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기임.
Organic solvents; Lithium salt; Nitrile compounds; And it is a non-aqueous electrolyte solution containing a compound represented by the following [Formula 1],
A non-aqueous electrolyte solution in which the sum of the content of the nitrile-based compound and the compound represented by [Chemical Formula 1] is 5 to 8% by weight:
[Formula 1]
Figure pat00005

In Formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 나이트릴계 화합물은 숙시노니트릴, 헥산트리카보니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 발레로니트릴, 카프릴로니트릴, 헵탄니트릴, 사이클로펜탄 카보니트릴, 사이클로헥산 카보니트릴, 2-플루오로벤조니트릴, 4-플루오로벤조니트릴, 다이플루오로벤조니트릴, 트리플루오로벤조니트릴, 페닐아세토니트릴, 2-플루오로페닐아세토니트릴, 및 4-플루오로페닐아세토니트릴로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The nitrile compounds include succinonitrile, hexanetricarbonitrile, adiponitrile, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, caprylonitrile, heptanenitrile, cyclopentane carbonitrile, cyclohexane carbonitrile, In the group consisting of 2-fluorobenzonitrile, 4-fluorobenzonitrile, difluorobenzonitrile, trifluorobenzonitrile, phenylacetonitrile, 2-fluorophenylacetonitrile, and 4-fluorophenylacetonitrile Non-aqueous electrolyte containing at least one selected.
제1항에 있어서,
상기 나이트릴계 화합물은 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 1 내지 7중량%로 포함되는 것인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The nitrile-based compound is a non-aqueous electrolyte that is contained in an amount of 1 to 7% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 비수 전해액.
The method of claim 1,
R is a non-aqueous electrolyte solution of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 [화학식 1]로 표시되는 화합물은 2-아세톡시-1,3-프로판설톤인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The compound represented by [Chemical Formula 1] is a non-aqueous electrolyte solution of 2-acetoxy-1,3-propanesultone.
제1항에 있어서,
상기 [화학식 1]로 표시되는 화합물은 비수 전해액 전체 중량을 기준으로 1 내지 7중량%로 포함되는 것인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The compound represented by [Chemical Formula 1] is a non-aqueous electrolyte that is contained in an amount of 1 to 7% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 유기 용매는 환형 카보네이트계 용매 및 선형 에스테르계 용매를 포함하는 것인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The organic solvent is a non-aqueous electrolyte containing a cyclic carbonate-based solvent and a linear ester-based solvent.
제7항에 있어서,
상기 유기 용매는 20 내지 60중량%의 환형 카보네이트계 용매 및 40 내지 80중량%의 선형 에스테르계 용매를 포함하는 것인 비수 전해액.
The method of claim 7,
The organic solvent is a non-aqueous electrolyte containing 20 to 60% by weight of a cyclic carbonate-based solvent and 40 to 80% by weight of a linear ester-based solvent.
제1항에 있어서,
상기 유기 용매는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸 프로피오네이트 및 프로필 프로피오네이트를 포함하는 것인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The organic solvent is a non-aqueous electrolyte solution comprising ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl propionate and propyl propionate.
제9항에 있어서,
상기 유기 용매는 상기 에틸렌 카보네이트 10 내지 35중량%, 상기 프로필렌 카보네이트 5 내지 25중량%, 상기 에틸 프로피오네이트 10 내지 30중량% 및 상기 프로필 프로피오네이트 30 내지 70중량%를 포함하는 것인 비수 전해액.
The method of claim 9,
The organic solvent is a non-aqueous electrolyte containing 10 to 35% by weight of the ethylene carbonate, 5 to 25% by weight of the propylene carbonate, 10 to 30% by weight of the ethyl propionate, and 30 to 70% by weight of the propyl propionate .
제1항에 있어서,
상기 비수 전해액은 1,3-프로판설톤, 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물, 환형 카보네이트계 화합물, 보레이트계 화합물, 설페이트계 화합물, 포스페이트게 화합물, 및 벤젠계 화합물, 아민계 화합물, 실란계 화합물 및 리튬염계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 비수 전해액
The method of claim 1,
The non-aqueous electrolyte is 1,3-propane sultone, a halogen-substituted carbonate compound, a cyclic carbonate compound, a borate compound, a sulfate compound, a phosphate group, and a benzene compound, an amine compound, a silane compound, and a lithium salt compound. Non-aqueous electrolyte solution further comprising at least one additive selected from the group consisting of compounds
제11항에 있어서,
상기 1,3-프로판 설톤은 3중량% 이하의 양으로 포함되는 것인 비수 전해액.
The method of claim 11,
The 1,3-propane sultone is a non-aqueous electrolyte that is contained in an amount of 3% by weight or less.
제11항에 있어서,
상기 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물은 5 내지 10중량%의 양으로 포함되는 것인 비수 전해액.
The method of claim 11,
The halogen-substituted carbonate-based compound is a non-aqueous electrolyte that is contained in an amount of 5 to 10% by weight.
양극;
음극;
상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막; 및
청구항 1의 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지.
anode;
cathode;
A separator interposed between the anode and the cathode; And
A lithium secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte solution of claim 1.
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